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失效分析是安全事故调查的技术手段之一，可为鉴定事故原因、区分事故责任、预测预防事故发生提供技术依据。某工厂聚丙烯挤出机螺杆轴发生早期疲劳断裂事故，由于事故突然发生而无征兆，造成企业的非计划停产和特大经济损失。疲劳断裂是轴类零部件常见的失效形式，对螺杆轴的疲劳断裂进行研究，旨在找出失效事故的根本原因，解释疲劳断裂行为，为预防同类失效事故发生和螺杆轴的选材、结构设计等提供依据，降低生产设备损失，促进企业的安全生产。本论文采用系统的失效分析方法，从螺杆轴的材料状况、断口形貌、疲劳寿命等方面入手，分析研究了螺杆轴发生疲劳断裂的原因及机理，主要的工作内容包括：（1）在查阅大量疲劳失效分析理论的基础上，总结了疲劳研究发展动态、断裂的过程、裂纹的扩展规律、疲劳断口形貌分析和疲劳S-N曲线理论等。（2）螺杆轴的疲劳裂纹源位于花键槽根部，该处属于应力集中部位，局部应力集中为裂纹源的产生创造条件。螺杆轴的化学成分符合要求，但力学性能不均匀，试验发现冲击韧性局部偏离标准、硬度偏低且不均匀。螺杆轴的调质处理质量不佳，存在较多的复合组织，如粗大的马氏体和呈带状分析的铁素体及残余奥氏体。断口形貌分析表明，螺杆轴断口呈典型的疲劳断口形貌，但其内部存在脆性夹杂物和大量的微孔及微孔聚集群，这是造成螺杆轴早期疲劳断裂的根本原因之一。（3）通过对螺杆轴样品拉压疲劳试验，获得螺杆轴材料的疲劳寿命与应力相对应的试验数据，通过理论计算得到螺杆轴的疲劳强度极限和S-N曲线斜线部分的函数表达公式，以及螺杆轴在10%的失效概率95%置信度下的S-N曲线的下极限公式，并绘制了相应的疲劳曲线。（4）通过对螺杆轴疲劳断裂原因和行为的综合分析，排除了结构设计、工作应力和人为误操作等因素，断裂的主要原因是花键槽根部应力集中、螺杆轴力学性能不均匀、调质处理存在质量缺陷、材料内部存在大量密集微孔。